在 Node.js 應(yīng)用程序中，child 進(jìn)程模塊非常重要，有了它可以實(shí)現(xiàn)并行處理，這在資源密集型任務(wù)里十分重要。

在本文中，我們將看一下 child 進(jìn)程模塊，解釋其目的、使用方式以及如何使用。

什么是子進(jìn)程模塊

子進(jìn)程是核心模塊，允許用戶創(chuàng)建和控制子進(jìn)程。這些進(jìn)程可以執(zhí)行系統(tǒng)命令、運(yùn)行各種語(yǔ)言的腳本，甚至可以創(chuàng)建新的 Node.js 實(shí)例。

child 進(jìn)程模塊的主要目的是允許同時(shí)執(zhí)行多個(gè)進(jìn)程，而不會(huì)阻塞主事件循環(huán)。

對(duì)于需要處理 CPU 密集型操作或執(zhí)行外部命令和腳本的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，使用 child 進(jìn)程可以確保應(yīng)用的高性能和響應(yīng)性。

子進(jìn)程的使用方式

child 進(jìn)程可以用于以下任務(wù)：

• 并行處理：Child 處理通過(guò)允許應(yīng)用程序?qū)⒐ぷ髫?fù)載分布在多個(gè) CPU 核心上，從而顯著提高 CPU 密集型活動(dòng)（如圖像處理和數(shù)據(jù)分析）的性能。

• 運(yùn)行 shell 腳本：Child 進(jìn)程可以用來(lái)執(zhí)行 shell 腳本。您可以使用 exec 技術(shù)來(lái)運(yùn)行 shell 命令并捕獲它們的輸出，還可以使用 spawn 方法，當(dāng)直接運(yùn)行腳本時(shí)提供更大的控制。

• 與其他服務(wù)通信：在通信方面，child 進(jìn)程起著至關(guān)重要的作用。它可以與外部服務(wù)（如數(shù)據(jù)庫(kù)、API 或微服務(wù)）進(jìn)行通信。它們可以用來(lái)調(diào)用外部 API，執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，與其它微服務(wù)通信。

創(chuàng)建子進(jìn)程

要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) child 進(jìn)程，Node.js 為我們提供了四種主要方法來(lái)創(chuàng)建一個(gè) child 進(jìn)程，分別是 exec(), execFile(), spawn(), fork()

exec() 方法

exec() 方法在 shell 中運(yùn)行一個(gè)命令并緩沖輸出。它適用于運(yùn)行 shell 命令并記錄輸出。但由于是緩沖，它有內(nèi)存限制。

下面是一個(gè)使用 exec() 方法執(zhí)行命令并獲取和處理一些系統(tǒng)信息的例子。

const { exec } = require("child_process");
exec("df -h", (error, stdout, stderr) => {
  if (error) {
    console.error(`exec error: ${error.message}`);
    return;
  }
  if (stderr) {
    console.error(`stderr: ${stderr}`);
    return;
  }
  const lines = stdout.trim().split("\n");
  const diskInfo = lines[1].split(/\s+/);
  const totalSpace = diskInfo[1];
  const usedSpace = diskInfo[2];
  const availableSpace = diskInfo[3];
  const usagePercent = diskInfo[4];
  console.log(`Total Space: ${totalSpace}`);
  console.log(`Used Space: ${usedSpace}`);
  console.log(`Available Space: ${availableSpace}`);
  console.log(`Usage: ${usagePercent}`);
});

這將執(zhí)行 df -h 命令，解析其輸出，并顯示總的、已用的和可用的磁盤(pán)空間以及使用百分比。

運(yùn)行代碼時(shí)，您應(yīng)該會(huì)看到類(lèi)似這樣的內(nèi)容：

execFile() 方法

execFile() 方法在沒(méi)有 shell 的情況下運(yùn)行可執(zhí)行文件。它比 exec() 更高效，因?yàn)樗苊饬?shell 的開(kāi)銷(xiāo)。

下面是一個(gè)如何使用 execFile() 方法的例子：

const { execFile } = require('child_process');
execFile("node", ["--version"], (error, stdout, stderr) => {
  if (error) {
    console.error(`execFile error: ${error.message}`);
    return;
  }
  if (stderr) {
    console.error(`stderr: ${stderr}`);
    return;
  }
  console.log(`stdout: ${stdout}`);
});

這個(gè)例子展示了運(yùn)行 Node.js 可執(zhí)行文件來(lái)獲取其版本。當(dāng)命令不需要 shell 特性時(shí)，推薦使用 execFile()。

spawn() 方法

與主要用于執(zhí)行 shell 命令或可執(zhí)行文件并捕獲其輸出的 exec 方法不同，spawn() 方法通過(guò)基于流的輸出處理、直接與可執(zhí)行文件交互、事件驅(qū)動(dòng)的通信，提供了對(duì) child 進(jìn)程的更多控制。

spawn() 方法可用于需要直接交互的復(fù)雜場(chǎng)景。spawn() 啟動(dòng)一個(gè)新進(jìn)程，給定一個(gè)命令，并提供流 i.e stdout, stderr 用于直接處理進(jìn)程的輸出和錯(cuò)誤。

下面是一個(gè)如何使用 spawn() 方法的例子

const { spawn } = require("child_process");
const ls = spawn("ls", ["-lh", "/usr"]);
ls.stdout.on("data", (data) => {
  console.log(`stdout: ${data}`);
});
ls.stderr.on("data", (data) => {
  console.error(`stderr: ${data}`);
});
ls.on("close", (code) => {
  console.log(`child process exited with code $[code]`);
});

在這個(gè)例子中，spawn() 運(yùn)行 ls 命令并附加事件偵聽(tīng)器來(lái)處理進(jìn)程的輸出和退出狀態(tài)。

運(yùn)行代碼時(shí)，您應(yīng)該會(huì)看到類(lèi)似這樣的內(nèi)容：

fork() 方法

fork() 方法可以說(shuō)是為創(chuàng)建新的 Node.js 進(jìn)程而設(shè)計(jì)的 spawn() 的變體。與可以啟動(dòng)任何類(lèi)型進(jìn)程的 spawn() 不同，fork() 方法針對(duì)創(chuàng)建本身是 Node.js 應(yīng)用程序的 child 進(jìn)程進(jìn)行了優(yōu)化。

它為 child 進(jìn)程提供了一個(gè)額外的通信通道，允許在父進(jìn)程和 child 進(jìn)程之間進(jìn)行簡(jiǎn)單的消息傳輸。

下面是一個(gè)如何使用 fork() 方法的例子。

父文件，即 parent.js：

const { fork } = require("child_process");
const child = fork("child.js");
child.on("message", (message) => {
  console.log(`Message from child: ${message}`);
});
child.send("Hello, child process!");

child 進(jìn)程文件，即 child.js：

process.on("message", (message) => {
  console.log(`Message from parent: ${message}`);
  process.send("Hello from child process!");
});

在這里，fork() 創(chuàng)建了一個(gè)運(yùn)行 child.js 腳本的新 Node.js 進(jìn)程。它允許使用 send() 和 message 事件在父進(jìn)程和子進(jìn)程之間傳遞消息。

當(dāng)您運(yùn)行代碼時(shí)，您應(yīng)該會(huì)看到類(lèi)似這樣的內(nèi)容：

fork() 與 spawn() 之間的區(qū)別

fork 和 spawn 之間的一些區(qū)別包括：

• 內(nèi)置通信通道：fork() 在父進(jìn)程和 child 進(jìn)程之間自動(dòng)設(shè)置了一個(gè) IPC（進(jìn)程間通信）通道。相比之下，spawn() 默認(rèn)不建立這個(gè)通道；如果需要，開(kāi)發(fā)人員必須手動(dòng)配置 IPC。

• 隔離和獨(dú)立性：每個(gè)由 fork() 生成的 child 進(jìn)程都是一個(gè)單獨(dú)的 Node.js 進(jìn)程，擁有自己的 V8 實(shí)例。另一方面，spawn() 方法可以啟動(dòng)任何進(jìn)程，包括 Node.js 應(yīng)用程序，并不提供相同級(jí)別的隔離。

• 用例特異性：fork() 技術(shù)專(zhuān)門(mén)用于需要生成工作進(jìn)程的情況，這些工作進(jìn)程是同一應(yīng)用程序的一部分，但同時(shí)運(yùn)行。相比之下，spawn() 更為通用，用于需要啟動(dòng) Node.js 生態(tài)系統(tǒng)之外的任意命令或腳本時(shí)。

處理子進(jìn)程輸出

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè) child 進(jìn)程時(shí)，它會(huì)在兩個(gè)主要流中產(chǎn)生輸出：stdout 和 stderr。這些流保存了由 child 進(jìn)程運(yùn)行的命令或腳本的結(jié)果。要收集此輸出，請(qǐng)為 child 進(jìn)程對(duì)象添加事件偵聽(tīng)器，以在 stdout 和 stderr 上的 data 事件上。

Node.js 提供了幾種特別有用的事件偵聽(tīng)器，用于處理 child 進(jìn)程輸出和錯(cuò)誤。其中包括：

• Data：數(shù)據(jù)事件由代表子進(jìn)程的 stdout 和 stderr 的流發(fā)出。

• Error：
  當(dāng) child 進(jìn)程執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)觸發(fā)錯(cuò)誤事件。這可能是由于命令本身的問(wèn)題，或者是讀取 stdout 或 stderr 時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。

• Close：當(dāng) child 進(jìn)程結(jié)束時(shí)，會(huì)發(fā)出關(guān)閉事件，表明它是否成功終止或被殺死。

讓我們看一個(gè)示例，展示如何生成一個(gè) child 進(jìn)程，捕獲其輸出，并處理可能發(fā)生的任何錯(cuò)誤。

我們將使用 spawn() 方法來(lái)啟動(dòng)一個(gè)簡(jiǎn)單的命令（echo）并偵聽(tīng)輸出和錯(cuò)誤。

const { spawn } = require("child_process");
const child = spawn("echo", ["Hello, world"]);
child.stdout.on("data", (data) => {
  console.log(`stdout: ${data}`);
});
child.stderr.on("data", (data) => {
  console.error(`stderr: ${data}`);
});
child.on("error", (error) => {
  console.error(`Error occurred: ${error.message}`);
});
child.on("close", (code) => {
  console.log(`Child process exited with code $[code]`);
});

在這個(gè)例子中，父進(jìn)程生成一個(gè) child 進(jìn)程來(lái)執(zhí)行 echo 命令，該命令簡(jiǎn)單地將 Hello, world! 打印到終端。

父進(jìn)程通過(guò)附加到 stdout 和 stderr 的 data 事件偵聽(tīng)器來(lái)捕獲此輸出。此外，它還偵聽(tīng) error 事件以捕獲在執(zhí)行 child 進(jìn)程期間可能發(fā)生的任何錯(cuò)誤。

最后，close 事件指示 child 進(jìn)程已完成執(zhí)行，以及退出代碼，這可以用來(lái)確定進(jìn)程是否成功完成。

進(jìn)程間通信

在分布式系統(tǒng)和并發(fā)編程中，進(jìn)程間通信對(duì)于組件協(xié)調(diào)至關(guān)重要。Node.js 通過(guò)其 child 進(jìn)程模塊改進(jìn)了這種通信。這使您能夠創(chuàng)建 child 進(jìn)程并促進(jìn)進(jìn)程間通信（IPC）。

這種 IPC 機(jī)制，特點(diǎn)是父進(jìn)程和 child 進(jìn)程之間交換數(shù)據(jù)，對(duì)于構(gòu)建模塊化和可擴(kuò)展的應(yīng)用程序至關(guān)重要。

有幾種方法可以促進(jìn)；一個(gè)突出的方法是通過(guò) send() 方法和 message 事件進(jìn)行消息傳遞。這種方法利用了 child 進(jìn)程對(duì)象上可用的 send() 函數(shù)，向 child 進(jìn)程發(fā)送消息，而 child 進(jìn)程使用 message 事件偵聽(tīng)這些消息。

讓我們用一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)說(shuō)明。我們將創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，其中父進(jìn)程分叉一個(gè) child 進(jìn)程，并使用 send() 方法和 message 事件與之通信。

父文件，即 parent.js，將如下所示：

const { fork } = require("child_process");
const child = fork("./child.js");
child.send({ greeting: "Hello from parent!" });
child.on("message", (msg) => {
  console.log("Message from child:", msg);
});
console.log("Waiting for response...");

child 進(jìn)程文件，即 child.js：

process.on("message", (msg) => {
  console.log("Message received from parent:", msg);
  process.send({ response: "Hello from child!" });
});

在這個(gè)例子中，父進(jìn)程向 child 進(jìn)程發(fā)送一條包含問(wèn)候語(yǔ)的消息。child 進(jìn)程偵聽(tīng)此消息，記錄它，然后向父進(jìn)程發(fā)送一條響應(yīng)。父進(jìn)程也偵聽(tīng)來(lái)自 child 進(jìn)程的傳入消息，并在收到時(shí)記錄它們。

使用 send() 和 message 事件進(jìn)行 IPC 的這種模式在需要協(xié)調(diào)父進(jìn)程和 child 進(jìn)程之間的操作時(shí)特別有用，例如共享數(shù)據(jù)、觸發(fā)操作或在 Node.js 應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求-響應(yīng)模式。

管理子進(jìn)程的最佳實(shí)踐

以下是一些用于有效管理 child 進(jìn)程的最佳實(shí)踐：

• 監(jiān)控系統(tǒng)資源：最佳實(shí)踐之一是定期監(jiān)控系統(tǒng)的 CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)使用情況，以識(shí)別潛在的瓶頸或資源泄漏。使用諸如 top 和 ps 之類(lèi)的工具可以為您提供資源消耗的實(shí)時(shí)洞察。

• 為長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的進(jìn)程設(shè)置超時(shí)：使用 spawn() 中的 timeout 選項(xiàng)自動(dòng)終止在指定持續(xù)時(shí)間后仍在運(yùn)行的 child 進(jìn)程。這對(duì)于避免長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的活動(dòng)占用資源非常有益。

• 實(shí)施優(yōu)雅的關(guān)閉程序：優(yōu)雅關(guān)閉程序是指服務(wù)器已響應(yīng)所有請(qǐng)求，并且沒(méi)有剩余的數(shù)據(jù)處理工作。始終確保 child 進(jìn)程可以優(yōu)雅地關(guān)閉，釋放資源并執(zhí)行任何必要的清理工作。這可以通過(guò)偵聽(tīng)終止信號(hào)并相應(yīng)地響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

• 應(yīng)用 kill 方法：使用適當(dāng)?shù)男盘?hào)（例如，SIGTERM 用于優(yōu)雅關(guān)閉，SIGKILL 作為最后手段）。驗(yàn)證進(jìn)程是否已成功終止。在應(yīng)用 kill 方法時(shí)處理潛在錯(cuò)誤。

子進(jìn)程與工作線程

雖然 child 進(jìn)程對(duì)某些工作很有用，但 Node.js 還提供了另一種并行執(zhí)行的方法。這種方法被稱(chēng)為工作線程，它與 child 進(jìn)程完全不同。

worker threads 模塊在 Node.js v10.50 中引入。與 child 進(jìn)程相比，它提供了一種更有效的方式來(lái)處理多線程。下面是一個(gè)突出它們差異的表格

何時(shí)使用子進(jìn)程

當(dāng)您需要完全隔離時(shí)，例如運(yùn)行外部腳本或管理可能會(huì)使父進(jìn)程崩潰的 CPU 密集型任務(wù)，可以使用 child 進(jìn)程。

何時(shí)使用工作線程

另一方面，當(dāng)任務(wù)從共享內(nèi)存和頻繁通信中受益時(shí)，可以使用 worker 線程，例如數(shù)據(jù)處理和并行計(jì)算。

結(jié)論

child 進(jìn)程模塊有助于執(zhí)行并行任務(wù)，運(yùn)行外部腳本和管理子進(jìn)程。當(dāng)您理解這些方法以及如何實(shí)現(xiàn)它們時(shí)，您將能夠顯著提高應(yīng)用程序的性能和可擴(kuò)展性。

到此這篇關(guān)于Nodejs-child_process模塊解讀的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Nodejs-child_process模塊內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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